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經(jīng)歷史和實踐證明，電纜行業(yè)與有色金屬冶煉、加工行業(yè)唇齒相依、可謂“我發(fā)展你增產(chǎn)”。相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2016年我國電纜行業(yè)銅導體用量695萬噸，比2015年增長6%；鋁導體用量250萬噸，比2015年增長5%；電纜行業(yè)2000萬元以上產(chǎn)值的企業(yè)2048家，行業(yè)銷售總產(chǎn)值1.47萬億元，比2015年增長4.7%，利潤增長4.9%。
電纜行業(yè)清理整頓初見成效
3月份，西安地鐵查出使用的不合格電纜，存在嚴重安全隱患。“西安地鐵問題電纜”事件，再次證明了“沒有質(zhì)量就沒有未來”。電纜被喻為身體的“血管和神經(jīng)”，但得了病往往就觸及嚴重的“質(zhì)量安全”危機。問題發(fā)生后，國務院決定依法依規(guī)對“西安地鐵問題電纜”事件嚴厲問責，進一步強化全過程、全鏈條、全方位監(jiān)管，確保質(zhì)量安全。此外，中國電器工業(yè)協(xié)會電線電纜分會向電纜行業(yè)全體會員、業(yè)內(nèi)所有從業(yè)組織和從業(yè)人員發(fā)出提升質(zhì)量水平，加強規(guī)范自律的倡議書。提出嚴格遵守國家法律法規(guī)、自覺遵循社會公序良俗，誠信生產(chǎn)經(jīng)營，積極采用新工藝、新技術、新材料、新設備，全面提高質(zhì)量可靠性和穩(wěn)定性等要求。
中國電器工業(yè)協(xié)會電線電纜分會已全面啟動“行業(yè)質(zhì)量提升工程”。據(jù)電纜生產(chǎn)企業(yè)的市場反映表明，當前，電纜行業(yè)已開始出現(xiàn)了向好的“優(yōu)勝劣汰”勢頭，質(zhì)量好的銅桿訂單明顯增加，質(zhì)量差的銅桿生產(chǎn)企業(yè)遭淘汰，致使銅桿整體行業(yè)經(jīng)營狀況好轉。另一方面，由于國家、地方政府對環(huán)保要求的進一步落實，一批不達標，甚至脫標、非標的劣質(zhì)銅桿產(chǎn)品已被勒令停產(chǎn)。由此可以看出，經(jīng)過這一階段的規(guī)范和“洗牌”，勢必對未來銅電纜行業(yè)發(fā)展起到積極的促進作用。
廢雜銅桿發(fā)展升級未來前景可期
我國火法精煉廢雜銅直接再生制桿技術生產(chǎn)廠家擁有先進的工藝和裝備，符合標準、良好的銅桿性能，可與國外先進的同類標準（歐標、美標）并駕齊驅(qū)，此類銅桿在電纜工業(yè)中的應用認可度最高。此外，目前我國對陳舊的廢雜銅制桿方法及其所制造的不合格桿線已明令淘汰，電纜工業(yè)也不再使用。那么再生銅桿企業(yè)，到底要不要改造求新生？諸如廢雜銅桿生產(chǎn)有否前途？每噸桿的能源消耗究竟多少和國家是否有新的政策？
從現(xiàn)階段情況來看，在綠色環(huán)保節(jié)能的循環(huán)經(jīng)濟中，再生行業(yè)的前景是明朗燦爛的。2016年6月16日，國務院辦公廳印發(fā)的《關于營造良好市場環(huán)境促進有色金屬工業(yè)調(diào)結構促轉型增效益的指導意見》第三條“加強技術創(chuàng)新，推動智能制造”明確指出，要提高再生有色金屬回收利用技術和裝備水平，鼓勵企業(yè)提高再生有色金屬的使用比例。上海電纜研究所黃崇祺院士認為，可以說再生銅桿的前景是明朗和值得期待的，它不因銅價波動而受到影響。或許可以說，在經(jīng)濟低谷時，應做好再生銅桿技術的改造，做好充足的準備，一旦經(jīng)濟回暖，正好“捷足先登”。綠色環(huán)保、節(jié)約能源、淘汰落后產(chǎn)能，把產(chǎn)品向中、高端水平提升，是目前我國再生銅桿的發(fā)展方向。中國是世界第一用銅大國但自身缺少銅資源，節(jié)約銅礦開采和原生電解銅是我國銅產(chǎn)業(yè)的策略。淘汰舊工藝和舊裝備，實現(xiàn)生產(chǎn)升級換代，可使再生銅桿全國性的質(zhì)量問題得到解決，是絕對有前途的。
從國外和國內(nèi)行業(yè)發(fā)展的勢態(tài)看，一方面，廢雜銅直接再生銅桿產(chǎn)量在國際上正在逐年增長。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會再生金屬分會信息顯示，廢雜銅直接再生銅桿和電解銅桿的應用態(tài)勢已達60%和40%之比，且廢雜銅直接再生銅桿（FRHC牌號的銅桿）在我國已有標準可循，國外已于2013年列入歐洲標準、2015年列入美國標準。另一方面，近十年來，世界再生銅產(chǎn)量已占原生銅產(chǎn)量的40%~55%，其中美國占約60%，日本約占45%，德國約占80%，而中國僅約占30%左右，與先進國家相比，我國再生銅產(chǎn)量尚有一定差距。
此外，我國生產(chǎn)每噸再生銅桿的能源消耗水平與國外同類生產(chǎn)方式的先進水平相當。在四爐組合布置生產(chǎn)條件下，每噸再生銅桿管道天然氣用量平均水平70m3/噸桿，屬國際先進水平。能源消耗與廢銅原料、工人操作和停機輔助時間有關，天然氣用量最低值能達到65m3/噸桿，整條生產(chǎn)線的電耗為105攝氏度/噸桿左右。所謂四爐組合，即豎爐熔化(1ⅹ20t/h)、精煉爐精煉(傾動式，2ⅹ50t)、保溫爐保溫(傾動式，1ⅹ25t)。這樣布置，可按市場需求，實現(xiàn)不間斷連續(xù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)再生銅桿或電解銅桿。
著力研發(fā)銅電纜特別應用領域是重點
目前，對銅材、鋁材的選用，正向著實事求是的方向發(fā)展，走上以技術經(jīng)濟效果比較、安全使用和電力系統(tǒng)的最終設計及用戶的決定為準則的理性化道路。在國外部分國家或地區(qū)，不使用鋁合金電纜，只選用鋁電纜，也有的國家將鋁合金電纜主要用于建筑物中。鋁合金“線束”也在汽車、飛機等場合使用。而我國鋁（鋁合金）線纜（除架空導線外），已在家電、電子變壓器、小變壓器、移動網(wǎng)用射頻線、風電電纜、超高壓和特高壓直流輸電用干式平波電抗器、軌道交通用鋼鋁導電軌、屏蔽編織線等上使用，并已取得了較好的技術經(jīng)濟效果。為了規(guī)范市場和推進“以鋁節(jié)銅”，7個鋁和鋁合金電纜新標準已陸續(xù)出臺，標準內(nèi)容分別為電纜的導體 GB/T3956-2008/IEC60228:2004、電纜導體用鋁合金線”GB/T30552-2014、架空絞線用耐熱鋁合金線GB/T30551-2014/IEC62004:2007、架空絞線用鋁-鎂-硅系合金圓線GB/T23308-2009/IEC60104:1987、架空絞線用中強度鋁合金線（報批稿）NB/T xxxxx-xxxx、額定電壓0.6/1 KV鋁合金導體交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜NB/T42051-2015、額定電壓1KV（Um=1.2KV）到35KV（Um=40.5KV）鋁合金芯擠包絕緣電力電纜GB/T31840.1-2015。
2016年《中國電力與能源》雜志提出了節(jié)能優(yōu)先方針的論述，其中闡述了從電力傳輸和建設智能電網(wǎng)的角度出發(fā)，對銅和鋁合金電纜的選擇，電網(wǎng)公司在實施節(jié)能優(yōu)先方針時的途徑有八個方面：
第一，節(jié)能優(yōu)先方針的提出及其含義，應在能源開發(fā)中堅持開發(fā)與節(jié)能并舉，把節(jié)能放在首位，把節(jié)約貫穿在能源開發(fā)、產(chǎn)生、傳輸、使用的全過程，這是國家能源戰(zhàn)略的核心任務之一；第二，淘汰落后產(chǎn)能是節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略的重點之一，淘汰落后產(chǎn)能對降低工業(yè)領域的產(chǎn)值能耗有著重要作用，電纜是電網(wǎng)公司大量使用的產(chǎn)品，其對社會能耗總量的影響不得不加以認真考量；第三，從節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略的能源科技創(chuàng)新角度看銅、鋁合金電纜的應用能源輸送，是重點突破的技術領域，即安全和高效的傳輸技術，包括大規(guī)模交直流混合電網(wǎng)運行控制技術、智能電網(wǎng)技術、實時測量技術、全數(shù)字實時仿真技術、超導電力技術、大電網(wǎng)安全保障技術、特高壓輸變電成套設備、電網(wǎng)安全防護設備、可再生能源并網(wǎng)群控設備等裝備的研究；第四，節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略目標是建設“堅強智能電網(wǎng)”。 “堅強智能電網(wǎng)”是國網(wǎng)公司實施各種能源戰(zhàn)略的核心，該理念得到國際社會的高度認可，電氣電子工程學會（IEEE）標準化協(xié)會主席亞當·恰克明確表示：“中國在智能電網(wǎng)領域已經(jīng)處于領軍地位。”對于這樣一個具有中國能源傳輸核心作用的網(wǎng)絡，任何增加其不確定性、增加能耗水平和增加風險性的材料都必須堅決避免；第五，節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略需要電網(wǎng)建設朝清潔能源方向發(fā)展，電網(wǎng)公司在未來清潔能源大幅度提升的形勢下，更要了解何種電纜是清潔能源最優(yōu)勢的選擇材料，風能、太陽能等新能源具有隨機性和間歇性特點，其可控性和可預測性低于傳統(tǒng)石化能源發(fā)電，對電網(wǎng)的控制和協(xié)調(diào)能力提出了巨大挑戰(zhàn)，在此方面，建議我國應花大力氣研發(fā)銅電纜的特別應用領域；第六，節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略，提倡能源可持續(xù)發(fā)展，能源可持續(xù)發(fā)展可從四個指標來衡量，即國內(nèi)資源支撐力、環(huán)境承載能力、能源系統(tǒng)安全性、國外資源獲取能力；第七，從系統(tǒng)安全角度看，電力傳輸系統(tǒng)因鋁合金電纜的加入，尤其是在接頭端子技術欠缺的條件下，還要考慮到標準缺失，現(xiàn)場施工人員素質(zhì)和質(zhì)量控制管理體系薄弱，人員培訓等方方面面因素；第八，“堅強智能電網(wǎng)”前行中的每一步，應該在節(jié)能優(yōu)先方針下慎重思考并制定有遠見的戰(zhàn)略。
高性能銅合金電子材料研發(fā)在即
無線輸電是電力傳輸?shù)淖钕冗M技術，它讓傳輸?shù)木嚯x不再是問題。無線輸電技術可分為三類，一是基于電磁感應的短距離傳輸技術。例如，在醫(yī)療器械領域，它可改變傳統(tǒng)的植入式醫(yī)療電子產(chǎn)品的供電方式，避免更換電池帶來病痛與感染。在交通運輸、電子通信等領域的應用。二是基于磁共振耦合的中距離傳輸技術，例如，在人工心臟中的核電池充電的應用。三是基于微波/飛秒激光的長距離傳輸技術。微波電能傳輸（MPT）是將電能轉化為微波，讓微波經(jīng)自由空間傳送到目標，再經(jīng)整流，轉化成直流電能。此技術主要有空間太陽能電站、低軌道和同步軌道衛(wèi)星供電等的應用。
未來，無線輸電技術可能投入應用，這種技術有望在未來解決電動汽車的充電難題。據(jù)美國《科學美國人》月刊網(wǎng)站2017年5月11日報道，以色列擬鋪無線充電公交道路。以政府與“電子公路公司”合作，利用路面下的無線充電技術在特拉維夫鋪設一條公交道路，以免除到充電站充電的麻煩。電子公路公司的技術解決方案表明，感應充電技術價格合理，且性價比高，電動公交車可攜帶一種輕型便宜的電池，它體積不龐大，造價低，且永遠不用停下來充電，這種技術一旦在路上使用可以持續(xù)不斷地為具有適當裝備的車輛充電，只需一次性地鋪設這種基礎設施，就可供各種車輛使用。這是一大突破性技術，且能在全世界范圍內(nèi)的道路上大規(guī)模采用。該公司目前唯一的一個試驗點是一段長24.4米的測試道路，進一步擬在特拉維夫打造一段長800米的公交線路。在未來，這種道路的單位造價是一項關鍵因素，目前探索該技術的國家越來越多，以色列只是其中之一。據(jù)英國《Nature》(Letter)2017年6月15日報道，美國斯坦福大學的研究成果利用非線性的“宇稱—時間—對稱”(PT對稱)的量子物理學原理設計了一種無線輸電系統(tǒng)。該系統(tǒng)的創(chuàng)新點主要有：可自動調(diào)整無線電波的頻率，以應對充電板與汽車之間的距離變化；該系統(tǒng)在電力傳輸間距達69cm時，傳輸效率仍可達100%。該系統(tǒng)不需調(diào)諧電路，設備相對于充電板的移動速度也不會受到影響。這可以給一些難以架設的線路或危險的地區(qū)供電，并解決新能源電站的電能輸送問題。
銅包鋁線繞制的線圈可能在無線輸電技術中獲得重要的應用。這種技術，是在高頻下通過磁場感應耦合的無線輸電系統(tǒng)需要低電阻的線圈，因為它的效率極大地受到它的質(zhì)量系數(shù)的影響。銅包鋁線（CCA），不僅輕，而且具有與銅、鋁不同的特性，如頻率 (MHZ)—電阻、損耗密度分布、頻率—渦流損耗、在繞制成線圈后的交流電阻與頻率的關系和如何計算交流電阻等都在從理論到實驗進行深入研究。
黃崇祺院士認為，銅包鋁線在生產(chǎn)和應用中有四個關注點：第一，銅鋁過渡層(Al2Cu、Al2Cu3、Al2Cu9)性脆，應越薄越好，銅包鋁線的銅層如脫（針孔露鋁），使鋁底暴露在空氣中則加速線的電化腐蝕；第二，銅包鋁線的使用溫度一般不超過200℃為佳，因為這與銅鋁擴散、增厚銅鋁過渡層有關；第三，使用斷屑剝皮—等溫復合法，或許會有很薄的銅鋁擴散層，從而銅鋁結合強度高，產(chǎn)品質(zhì)量也高；第四，當銅包鋁線大量應用時，要注意解決低成本的回收方法和不產(chǎn)生對環(huán)境的二次污染。
另外值得思考的是，目前我國國產(chǎn)銅包鋁線生產(chǎn)從原材料到裝備和產(chǎn)品質(zhì)量尚需升級改造。陳舊的水平連鑄鋁或鋁合金制桿方式應該淘汰，否則會影響整個制線過程和產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)有的國產(chǎn)包覆機組和連續(xù)焊接監(jiān)測達不到銅、鋁初始結合和焊縫連續(xù)穩(wěn)定監(jiān)測的效果，會致使后續(xù)工序生產(chǎn)效率低和線的質(zhì)量差。拉線機和需要時的退火爐，也需要改善工藝條件，以適應拉制雙金屬線和退火的條件，保證線的質(zhì)量。
電纜工業(yè)有色金屬加工
專用重大裝備實現(xiàn)新突破
現(xiàn)階段，國內(nèi)新一代鋁、鋁合金連鑄連軋生產(chǎn)線已投入運行。針對國內(nèi)現(xiàn)有的傳統(tǒng)鋁及鋁合金連鑄連軋生產(chǎn)線存在的諸多缺陷，例如，環(huán)保、高能耗、鋁及鋁合金連鑄時熔體的液位自動控制、線錠和軋機的張力自動控制、低于80℃線桿的收桿、生產(chǎn)線的信息化缺失問題等。上海中聯(lián)電纜工程技術總公司在經(jīng)過詳細調(diào)研的基礎上精心研發(fā)設計的新一代鋁合金連鑄連軋生產(chǎn)線在貴州塑力調(diào)試成功并投入運行，并另兩條同樣生產(chǎn)線已在山東、新疆投入生產(chǎn)，生產(chǎn)出的鋁合金桿經(jīng)檢測滿足相關標準的要求。該鋁合金連鑄連軋生產(chǎn)線的特點是：自動化程度高、配置齊全、能耗低、環(huán)保達標、澆鑄液位及鑄坯張力實現(xiàn)自動控制，成品線桿滿足80℃以下收桿（實際線桿溫度在38℃~45℃），并配置了信息化管理系統(tǒng)。該鋁合金連鑄連軋生產(chǎn)線的研制成功并投入運行，為制造高端鋁合金線桿創(chuàng)造了良好的必備條件，可以滿足業(yè)內(nèi)高質(zhì)量的鋁及鋁合金線桿的生產(chǎn)需求。
另外，廢雜銅直接制桿裝備已經(jīng)實現(xiàn)中國制造。2015年10月，由中國再生資源產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主辦、江西稀有金屬鎢業(yè)控股集團有限公司和上海電纜研究所共同承辦的“國家科技項目廢雜銅直接制桿技術開發(fā)與示范產(chǎn)業(yè)化推廣應用現(xiàn)場會”在江西贛州市召開，這是國內(nèi)廢雜銅直接制桿裝備生產(chǎn)線的一次重大突破。這條融合了國內(nèi)外最新的工藝、裝備、輔助設施、自動控制的高端裝備生產(chǎn)線，首次實現(xiàn)連鑄自動液位控制，填補了國內(nèi)空白。
長期以來，中國既是銅資源缺乏國又是銅的消費大國，僅2016年全國銅導體消費量約695萬噸，原料的對外依存度高達70%，其中電纜工業(yè)用銅量占總用銅量的60%以上，約占世界銅導體總用量的1/3，以廢雜銅為原料的再生銅已經(jīng)逐漸成為彌補我國銅產(chǎn)業(yè)原料短缺的重要途徑之一。2011年，江鎢控股集團贛州江鎢新型合金材料有限公司與上海電纜研究所等單位合作，牽頭承擔了由中國再生資源產(chǎn)業(yè)技術戰(zhàn)略聯(lián)盟組織的國家科技部科技支撐計劃項目“廢雜銅直接制桿技術開發(fā)與示范”，并于2014年10月順利通過國家科技部驗收，邁出了廢雜銅直接制桿技術與裝備國產(chǎn)化實質(zhì)性的步伐。該項裝備技術具有自主知識產(chǎn)權，有著流程短、資源綜合利用率高、節(jié)能顯著、綠色環(huán)保、成本低、產(chǎn)品“可軋性、可拉性、可退火性”穩(wěn)定等優(yōu)點，達到國際同類裝備和產(chǎn)品先進水平，符合我國建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的目標。項目的開發(fā)成功將有利于提高整個再生銅加工產(chǎn)業(yè)的裝備水平，提升電工銅桿生產(chǎn)的工藝水平與產(chǎn)品質(zhì)量，推動再生銅桿產(chǎn)業(yè)的升級。
目前，我國大直徑電纜鋁護套用立式雙輪四槽連續(xù)包覆機組已開發(fā)成功。電力電纜鋁護套的連續(xù)制造方法，至今國內(nèi)外采用三種方法，即鋁錠雙筒臥式連續(xù)擠壓法、鋁帶連續(xù)包覆—焊接法和鋁桿連續(xù)擠壓包覆法。大連交通大學經(jīng)三年努力，用四根直徑15mm鋁桿為原料，用連續(xù)擠壓包覆法可生產(chǎn)出直徑達到180mm的鋁護套，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁錠雙筒臥式連續(xù)擠壓法，滿足超高壓電纜等大直徑電纜鋁護套的要求。該技術團隊之所以能達到此要求，說明他們已完全掌握了先進的數(shù)值模擬技術，運用新型模具設計理論，才能生產(chǎn)出達國際先進水平的鋁管圓度和壁厚均勻性。這完全可與國際著名的BWE公司相匹敵。
超導電纜與二代高溫超導帶材產(chǎn)業(yè)化
碳納米管與石墨烯在銅導體中的應用待開發(fā)
據(jù)了解，上海電纜研究所超導電纜示范工程已從研究階段轉入產(chǎn)業(yè)化階段。上海電纜研究所開發(fā)成功的“低溫絕緣高溫超導電纜”于2013年12月9日在上海寶鋼投入實際供電線路運行，至今已歷時3年，一直在安全運行之中，接著從開發(fā)階段轉入生產(chǎn)階段，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化廠房已經(jīng)建成，生產(chǎn)大長度電纜生產(chǎn)線的裝備已陸續(xù)進入調(diào)試階段。上海超導公司已開發(fā)出了我國二代高溫超導帶及其交鑰匙生產(chǎn)線。該技術的工藝流程，是在采用獨特技術拋光后的基帶上，分別利用磁控濺射法、離子束輔助沉積法、脈沖激光沉積法制備緩沖層、種子層、超導層，形成了具有自主知識產(chǎn)權的物理法制備第二代高溫超導帶材的成套工藝技術。二代超導帶產(chǎn)品現(xiàn)有5個系列，即ST-04-E、ST-05-L、ST-05-E、ST-06-L、ST-10-E和ST-12-L系列。二代超導帶基于物理氣相沉積法制備的YBCO超導帶，具有低溫高場電性能、一流的自場電流密度、優(yōu)異的磁體繞制性能，以及極低的交流損耗（0.36-0.5w/m），可應用于電力（超導電纜、超導電機）、交通、能源、醫(yī)療（醫(yī)用核磁共振）、高能物理（大型粒子對撞機）、無線通訊（超導濾波）等各個領域。  
石墨烯是目前自然界最?。ㄒ粋€碳原子厚）、強度最大、導電和導熱性能最好的一種新型納米材料。它的電流密度是銅的100萬倍，導熱率是銅的10倍，能夠拉伸20%而不斷裂，其強度超出鋼鐵數(shù)十倍。碳納米管和石墨烯在銅、鋁導體中的應用研究，我國尚處起步階段，據(jù)資料研究，采用電鍍法制備的層狀CNTS（碳納米管）/Cu（銅）復合材料，經(jīng)900℃、3小時的退火處理后，所有樣品的導電率都有大幅度提高，但只達到純銅箔的52%。至于如何產(chǎn)業(yè)化應用尚需更多時日，目前還未見到具有突破性的進展。對銅、鋁導體而言，所謂突破性的進展，是其性能指標是導電率和抗拉強度的雙提高，并了解其取得效果的機理。其工藝標志是解決了加入碳納米管或石墨烯的方法和加工方法，據(jù)此解決經(jīng)濟實用的整套產(chǎn)業(yè)化的裝備。
（本文根據(jù)黃崇祺院士在2017年中國銅加工行業(yè)發(fā)展論壇上的報告內(nèi)容整理。）